長(zhǎng)期體育鍛煉對(duì)女性骨代謝指標(biāo)PINP、β-CTX和BGP的影響及意義分析

劉 江 ，徐 媛

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長(zhǎng)期體育鍛煉對(duì)女性骨代謝指標(biāo)PINP、β-CTX和BGP的影響及意義分析

劉 江1，徐 媛2

1.江蘇理工學(xué)院 體育部, 江蘇 常州 213001; 2.蘇州大學(xué) 附屬第三醫(yī)院, 江蘇 常州 213003

目的：體育鍛煉對(duì)于最大程度減少骨質(zhì)流失具有重要意義，研究旨在評(píng)價(jià)長(zhǎng)期鍛煉對(duì)女性，尤其是絕經(jīng)后女性骨代謝標(biāo)志物PINP、β-CTX和BGP表達(dá)水平的影響及其意義分析。方法：應(yīng)用電化學(xué)發(fā)光免疫分析法（ECLI）測(cè)定30例50歲以上的女性長(zhǎng)期鍛煉者（I組）、30例50歲以下的女性長(zhǎng)期鍛煉者（II組）血清中骨代謝指標(biāo)PINP、β-CTX和BGP的表達(dá)水平，分別與30例50歲以上女性正常對(duì)照組（III組）和30例50歲以下女性正常對(duì)照組（IV組）進(jìn)行比較。結(jié)果：數(shù)據(jù)顯示，正常女性在45～50歲之前，骨代謝指標(biāo)呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)，其中，PINP和BGP與年齡呈負(fù)相關(guān)變化（＜0.01），而在50歲之后，正常女性骨代謝呈現(xiàn)高通量，血清PINP、β-CTX和BGP表達(dá)再度回升，呈顯著性增加（PINP，BGP：＜0.01；β-CTX：＜0.05）。女性長(zhǎng)期鍛煉者I組、II組血清PINP、β-CTX和BGP水平均低于相應(yīng)正常對(duì)照組（＜0.01），呈顯著性差異。其中，女性長(zhǎng)期鍛煉組β-CTX的變化尤為明顯，提示，長(zhǎng)期鍛煉對(duì)于骨代謝具有積極作用。結(jié)論：絕經(jīng)后女性骨吸收和骨形成均處于高位運(yùn)行，呈現(xiàn)高轉(zhuǎn)換型骨代謝，揭示絕經(jīng)后婦女骨代謝的異常變化，以及骨質(zhì)流失可能導(dǎo)致的機(jī)體骨代謝代償，骨質(zhì)疏松的風(fēng)險(xiǎn)加大。而保持長(zhǎng)期良好的體育鍛煉能夠有效地幫助女性，特別是絕經(jīng)后女性平衡骨代謝，促進(jìn)骨生成，抑制骨吸收，預(yù)防骨質(zhì)疏松。

體育鍛煉；I型前膠原氨基端前肽；I型膠原C端肽；骨鈣素；骨標(biāo)志物；骨質(zhì)疏松癥

骨質(zhì)疏松癥是以骨密度變低，骨組織顯微結(jié)構(gòu)受損，骨脆性增加為特征的系統(tǒng)性骨疾病[10]。該病可發(fā)生于不同年齡、不同種族、不同性別的人群中，而女性發(fā)生骨質(zhì)疏松的概率遠(yuǎn)高于男性，在老年人和絕經(jīng)后婦女中更為高發(fā)。絕經(jīng)后女性骨質(zhì)流失情況尤為嚴(yán)重，平均每人每年大約流失1%～2%的骨質(zhì)[3,4]。從國(guó)際衛(wèi)生與營(yíng)養(yǎng)組織調(diào)查數(shù)據(jù)來(lái)看，2005-2010年，美國(guó)50歲以上婦女骨質(zhì)疏松癥的覆蓋率已達(dá)到15.4%[9]，而另一項(xiàng)來(lái)自KSA的近期研究顯示，僅2015年1年，年齡在50～79歲的女性34%患有骨質(zhì)疏松[7]。女性隨著年齡的增長(zhǎng)和雌激素水平的下降，機(jī)體會(huì)發(fā)生一系列生理病理性的改變，其中包括骨代謝紊亂導(dǎo)致的骨質(zhì)流失。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)、外文獻(xiàn)相繼報(bào)道了各種類(lèi)型的體育鍛煉對(duì)于有效提高肌肉功能、改善骨密度所發(fā)揮的重要作用[2,6,16]。PINP、β-CTX和BGP等骨代謝標(biāo)志物的聯(lián)合應(yīng)用不僅可以早期預(yù)測(cè)骨折風(fēng)險(xiǎn)，與骨質(zhì)疏松存在密切的相關(guān)性，同時(shí)，可以彌補(bǔ)骨密度檢測(cè)（BMD）的不足，早于骨密度變化動(dòng)態(tài)地監(jiān)控骨代謝的病理生理狀況，判斷骨丟失的速率[5,13,15]。

隨著反映骨代謝水平的實(shí)驗(yàn)診斷近年來(lái)的迅速發(fā)展，PINP、β-CTX和BGP等多個(gè)能夠早期反映骨代謝變化的生化敏感指標(biāo)已被應(yīng)用于臨床，預(yù)防骨質(zhì)疏松是女性健康保護(hù)中不可小覷的一環(huán)。本研究將通過(guò)對(duì)60例長(zhǎng)期鍛煉女性和60例正常女性參照血清中PINP、β-CTX和BGP骨代謝標(biāo)志物進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)，進(jìn)一步探討體育鍛煉與骨代謝之間的相關(guān)性，為女性預(yù)防骨質(zhì)疏松提供可靠、有價(jià)值的指導(dǎo)意見(jiàn)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象及分組

1.1.1 50歲以上長(zhǎng)期鍛煉女性（I組）

30例女性受試者均為蘇州大學(xué)附屬第三醫(yī)院健康體檢者，年齡50～64歲（平均57.47±4.61歲），經(jīng)探訪，該組女性堅(jiān)持每日體育鍛煉，平均每天運(yùn)動(dòng)時(shí)間為2.6±0.6 h，平均運(yùn)動(dòng)年限為36.6±5.7年。運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目主要以太極拳、慢跑和廣場(chǎng)舞為主。受試者包括體育工作者和體育運(yùn)動(dòng)愛(ài)好者。在運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目、強(qiáng)度及時(shí)間上與50歲前存在差異，身體接觸性項(xiàng)目明顯減少，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度也有所降低，但在運(yùn)動(dòng)時(shí)間上變化不大。

1.1.2 50歲以下長(zhǎng)期鍛煉女性（II組）

30例女性受試者均為蘇州大學(xué)附屬第三醫(yī)院健康體檢者，年齡21～48歲（平均34.70±7.60歲），經(jīng)探訪，平均每天運(yùn)動(dòng)時(shí)間為2.5±0.6 h，平均運(yùn)動(dòng)年限為20.4±6.0年。受試者包括體育工作者和體育運(yùn)動(dòng)愛(ài)好者。體育工作者大部分自青少年時(shí)期就保持著一定的訓(xùn)練強(qiáng)度與訓(xùn)練時(shí)間，體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目以跑步、健美操、游泳及各種球類(lèi)運(yùn)動(dòng)為主。體育運(yùn)動(dòng)愛(ài)好者在運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度上都和體育工作者有所區(qū)別，體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目以跑步、自行車(chē)及舞蹈類(lèi)為主，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不及體育工作者。

1.1.3 50歲以上女性正常對(duì)照組（III組）

30例女性均為蘇州大學(xué)附屬第三醫(yī)院健康體檢者，年齡50～64歲（平均56.97±4.26歲），經(jīng)探訪，無(wú)每日體育鍛煉習(xí)慣。

1.1.4 50歲以下女性正常對(duì)照組(IV組)

30例女性均為蘇州大學(xué)附屬第三醫(yī)院健康體檢者，年齡20～47歲（平均34.13±8.19歲），經(jīng)探訪，無(wú)每日體育鍛煉習(xí)慣。

1.2 研究方法

1）收集實(shí)驗(yàn)用清晨空腹血標(biāo)本，離心取血清冷凍保存待檢；2）各組用電化學(xué)發(fā)光免疫分析法（ECLI）同時(shí)測(cè)定骨鈣素(BGP)、I型膠原C端肽(β-CTX)等骨代謝指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 骨代謝指標(biāo)隨年齡變化趨勢(shì)

通過(guò)對(duì)健康對(duì)照組60名女性數(shù)據(jù)分析來(lái)看，PINP、β- CTX和BGP隨年齡變化的趨勢(shì)大致相同，在45～50歲之前，骨代謝指標(biāo)呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)，50歲以上女性血清PINP，β-CTX和BGP表達(dá)水平又再度上升，但上升幅度各有不同（圖1）。其中，IV組的PINP和BGP與年齡呈負(fù)相關(guān)變化（＜0.01，表1）。

2.2 女性正常對(duì)照組骨代謝指標(biāo)參數(shù)組間比較

與IV組相比，50歲以上正常女性對(duì)照組血清PINP，β-CTX和BGP表達(dá)水平顯著提高（PINP，BGP：＜0.01；β-CTX：＜0.05），其中，III組女性較IV組PINP水平上升37.82%，β-CTX水平上升22.71%，BGP水平上升49.05%（表2）。

2.3 各組間骨代謝生化指標(biāo)的比較

長(zhǎng)期鍛煉女性I組、II組血清PINP、β-CTX和BGP水平均低于正常對(duì)照組（＜0.01），呈顯著性差異。其中，I組女性較相應(yīng)對(duì)照組血清PINP水平下降27.53%，β-CTX水平下降41.15%，BGP水平下降25.96%（表3）。II組女性較相應(yīng)對(duì)照組血清PINP水平下降29.76%，β-CTX水平下降44.87%，BGP水平下降18.51%（表4）。

圖1 骨代謝指標(biāo)隨年齡變化趨勢(shì)

Figure 1. Bone Metabolism Index Changes with Age

表1 3種骨代謝指標(biāo)在女性對(duì)照組中與年齡的相關(guān)性分析

注：▼▼表示＜0.01。

表2 女性正常對(duì)照組骨代謝指標(biāo)組間比較

注：III組與IV組間比較，▲▲表示＜0.01，▲表示＜0.05。

表3 50歲以上長(zhǎng)期鍛煉組與對(duì)照組女性3種骨代謝指標(biāo)參數(shù)比較

注：I組與III組間比較，**＜0.01。

表4 50歲以下長(zhǎng)期鍛煉組與對(duì)照組女性3種骨代謝指標(biāo)參數(shù)比較

注：II組與VI組間比較，## 表示＜0.01。

3 討論

隨著全球老齡化人口的持續(xù)上升，人類(lèi)平均壽命不斷提高，老齡人骨質(zhì)疏松正逐漸成為一個(gè)全球關(guān)注的健康熱點(diǎn)話題之一。為了準(zhǔn)確而早期地預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松風(fēng)險(xiǎn)，一系列反映骨代謝水平的生化標(biāo)志物應(yīng)運(yùn)而生，早在2010年，PINP和β-CTX便被國(guó)際骨質(zhì)疏松基金會(huì)（IOF）推薦為臨床骨代謝的參考指標(biāo)[7]。PINP在血清中的含量反映了成骨細(xì)胞合成骨膠原的能力，升高提示I型膠原合成速率加快，骨轉(zhuǎn)換活躍。β-CTX存在于成熟的骨膠原中，作為細(xì)胞外膠原纖維的降解產(chǎn)物，反映了破骨細(xì)胞活動(dòng)及骨吸收代謝的情況。而選擇測(cè)定骨鈣素BGP是由于其不僅參與了成骨細(xì)胞分化和骨吸收的調(diào)節(jié)，其濃度的改變還直接反映了骨形成的速率[1]。不同于之前很多研究使用BMD測(cè)定骨密度判斷骨質(zhì)疏松情況，本研究使用血清PINP、β-CTX和BGP的聯(lián)合檢測(cè)，該檢測(cè)已普遍應(yīng)用于臨床，有助于更早期的識(shí)別高骨轉(zhuǎn)換率從而導(dǎo)致骨質(zhì)疏松高風(fēng)險(xiǎn)的人群。

本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了骨代謝指標(biāo)隨年齡的變化趨勢(shì)以及不同年齡段間骨代謝指標(biāo)表達(dá)水平的差異。通過(guò)對(duì)60名健康對(duì)照組女性骨代謝指標(biāo)的分析發(fā)現(xiàn)，PINP、β-CTX和BGP隨年齡變化的趨勢(shì)大致相同。在青少年乃至青年時(shí)期，身體的生長(zhǎng)發(fā)育促使不斷有新的骨細(xì)胞外基質(zhì)生成與沉積，從而導(dǎo)致無(wú)論是反映骨形成或是骨吸收的代謝標(biāo)志物都在外周血中保持一個(gè)較高的濃度，而在身體日益成熟的過(guò)程中緩慢下降[14]，在這段時(shí)間中，PINP和BGP與年齡呈明顯的負(fù)相關(guān)（＜0.01），β-CTX的濃度也處于穩(wěn)定狀態(tài)。但是，在女性絕經(jīng)后，受激素水平的影響，一部分女性骨質(zhì)流失情況嚴(yán)重，血清中PINP、β-CTX和BGP水平又再度升高，與絕經(jīng)前女性骨代謝指標(biāo)呈顯著性差異（PINP、BGP：＜0.01；β-CTX：＜0.05）。這一現(xiàn)象源于機(jī)體的代償結(jié)果，成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞在骨質(zhì)流失后參與了骨重建，骨轉(zhuǎn)換率升高，骨吸收和骨形成全部增強(qiáng)[1,18]。本研究的發(fā)現(xiàn)在揭示女性骨代謝指標(biāo)隨年齡增長(zhǎng)的又一變化規(guī)律的同時(shí)，佐證了絕經(jīng)后女性骨質(zhì)流失嚴(yán)重這一現(xiàn)象。正是由于絕經(jīng)后女性骨質(zhì)骨量的快速流失導(dǎo)致骨折風(fēng)險(xiǎn)驟然上升，一系列預(yù)防骨質(zhì)疏松的舉措被提出并實(shí)施，包括均衡膳食、有氧鍛煉、肌肉力量訓(xùn)練、激素替代治療等[11]。早在1992年，Pruitt等[17]便發(fā)現(xiàn)，負(fù)重訓(xùn)練能夠有效提高絕經(jīng)后女性BMD水平，雜志也發(fā)表了相關(guān)報(bào)道，通過(guò)對(duì)60 000名絕經(jīng)后女性骨密度的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常散步或是進(jìn)行一些休閑運(yùn)動(dòng)的女性群體比久坐女性減少了55%的髖部骨折發(fā)生率[12]。有研究表明，持久適度的體育鍛煉有助于肌肉、骨強(qiáng)度的保持。近期的研究也顯示，耐力力量訓(xùn)練、有氧鍛煉均有利于骨密度與肌肉功能的提高[8,16]。因此，進(jìn)一步研究體育鍛煉對(duì)骨代謝指標(biāo)的影響，有助于更深入地探討體育鍛煉與骨代謝之間的相關(guān)性，為骨質(zhì)疏松癥的預(yù)防提供更客觀、有價(jià)值的建議。

通過(guò)對(duì)本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析討論，得出長(zhǎng)期鍛煉組50歲以上女性I組血清PINP、β-CTX和BGP水平相對(duì)于正常對(duì)照組分別下降27.53%、41.15%和25.96%（＜0.01）；50歲以下II組血清PINP、β-CTX和BGP水平相對(duì)于正常對(duì)照組分別下降29.76%、44.87%和18.51%（＜0.01），呈顯著性差異?？梢?jiàn)，女性長(zhǎng)期鍛煉者各個(gè)年齡階段血清PINP、β-CTX和BGP水平均低于正常對(duì)照組，其中，血清中反映骨吸收的主要指標(biāo)β-CTX水平變化更為明顯，在各個(gè)年齡段女性人群中比對(duì)照組都下降了40%以上，說(shuō)明長(zhǎng)期適度的體育鍛煉能有效降低女性骨代謝指標(biāo)PINP、β-CTX和BGP水平，有助于調(diào)整骨轉(zhuǎn)換，降低骨吸收，對(duì)骨健康具有積極而深遠(yuǎn)的影響。值得注意的是，這些長(zhǎng)期鍛煉女性都是從事體育工作及體育愛(ài)好者并且在退休后依然熱愛(ài)體育鍛煉的人。

4 結(jié)論

長(zhǎng)期體育鍛煉女性相對(duì)于對(duì)照組，其血清PINP、β-CTX和BGP水平均有不同程度降低。絕經(jīng)前女性骨代謝呈緩慢下降，而絕經(jīng)后女性骨吸收和骨形成均處于高位運(yùn)行，呈現(xiàn)高轉(zhuǎn)換型骨代謝，骨質(zhì)疏松的風(fēng)險(xiǎn)加大。長(zhǎng)期適度的體育鍛煉有助于調(diào)整骨轉(zhuǎn)換，降低骨吸收，能夠有效幫助女性，特別是絕經(jīng)后女性平衡骨代謝，促進(jìn)骨生成、抑制骨吸收，預(yù)防骨質(zhì)疏松。持之以恒的體育鍛煉不但有助于降低骨折風(fēng)險(xiǎn)，在女性保持健康體魄，優(yōu)美身形和積極心態(tài)中也扮演著重要的角色。

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The Effects of Long-term Physical Exercises on Bone Metabolic Markers PINP,β-CTX and BGP in Women

LIU Jiang1, XU Yuan2

1.Jiangsu University of Technology,Changzhou 213001,China;2.The Third Affiliated Hospital of Soochow University,Changzhou 213003,China.

Objective: Physical exercise is of great significance in reducing bone loss to the maximum extent. The purpose of this study was to evaluate the effects of long-term physical exercises on the alternations of bone bio-markers in women, especially in postmenopausal women. Methods: Using Electro-Chemiluminescence Immunoassay (ECLI), 60 females with long-term physical exercises were divided into two groups: 30 females older than 50 years old with long-term physical exercises (group I), 30 females younger than 50 years old with long-term physical exercises (group II), and the control group was 60 healthy women divided by ages (group III ≥50 years old. group IV＜50 years old). Serum BGP as well as serum PINP were measured, and other serum markers such as β-CTX were also studied. Results: Women older than 50 years old showed great alternations in bone metabolism (PINP, BGP:＜0.01; β-CTX:＜0.05). However, long-term physical exercises changed it a lot. Significant decrease in the levels of PINP, BGP and β-CTX were observed in women with long-term physical exercises whatever their ages (＜0.01), especially obvious in the changes of β-CTX. Conclusions: Bone metabolisms in postmenopausal females showed higher-turnover with the bone formation and bone absorption are both active, which greatly increase the risk of osteoporosis. Our results suggest a positive correlation between physical exercises and bone metabolism. Thus, keeping on physical exercises may effectively prevent osteoporosis and bone loss, especially in postmenopausal women.

G804.2

Ａ

1002-9826(2018)02-0117-04

10.16470/j.csst.201802016

2017-06-01；

2017-12-11

國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金一般項(xiàng)目(16BTY073);江蘇省高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目(2016SJB890021)。

劉江,男,講師,碩士,主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)與骨代謝, E-mail:liujiang@jsut.edu.cn。